宇宙里真有一种物质,不含任何“物质”| 对话“胶球”发现团队成员

宇宙里真有一种物质,不含任何“物质”| 对话“胶球”发现团队成员

76分钟 ·
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评论数19

本月初,有一项出自中国团队的工作成果被网友们誉为“诺奖级”的发现:8月6号,在巴西举行的国际高能物理大会上,中国科学家宣布证明胶球存在,解开了困扰学术界近半个世纪的谜题。

胶球是什么呢?这是一种“纯由力构成的物质”。

为了解释清楚上边这句天书一样的话,我们邀请了两位参与这项工作的研究者张鹏和石硕,从最基础的粒子物理知识讲起。他们来自中国科学院高能物理研究所,北京正负电子对撞机(BEPCII)上的北京谱仪III(BES III)实验国际合作组。

从发现胶球候选粒子X(2370)到建立完整证据链,一共花了15年时间,而这项工作的基础可以追溯到50年前,包含五代人的努力。

一个多小时的节目,只能带大家略微窥得这项艰苦工作的皮毛,更多的繁杂、周折、枯燥并不能一一呈现。对于这项工作的意义,他们并不想过多渲染,“它在物理上是重要的,我们就得去做”。

本期节目涉及较多粒子物理知识,强烈建议配合以下示意图收听以便理解↓

标准模型简要示意(图源:CERN):

含有更多信息的标准模型示意(图源:Yinweichen/wikipedia):

正负电子对撞产生胶球示意(图源:BESIII):

本期人物

张鹏,中国科学院高能物理研究所 中国高等科学技术中心 博士后

石硕,中国科学院高能物理研究所 在读博士生

明月,果壳主编

粒子物理101

要点汇总:

6种夸克:上夸克(u),下夸克(d);粲夸克(c),奇异夸克(s);顶夸克(t),底夸克(b)

6种轻子:电子(e),缪子(μ),陶子(τ)以及对应的3种中微子

夸克和轻子都分成三代,一代比一代重,且更不稳定

4种规范玻色子:光子(γ,电磁力的媒介),胶子(g,强力的媒介),W与Z玻色子(弱力的媒介)

希格斯玻色子(H),希格斯场赋予基本粒子质量

强子物质通过强相互作用形成:普通强子包括3个夸克或反夸克构成的重子(其中包括质子与中子),以及1个正夸克和1个反夸克构成的介子;奇特强子包括纯由胶子构成的胶球、四夸克态粒子、五夸克态粒子等。

01:56 6种夸克中,为什么粲夸克和其他夸克名字风格那么不一样,竟来自《诗经》

06:06 就像光传递电磁力,胶子传递的是强力;电荷有正负,色荷有红绿蓝

13:20 没有质量的胶子形成了有质量的胶球,质量可以来自强相互作用

20:08 标准模型好比元素周期表,希格斯玻色子的存在补完了拼图

21:34 胶球属于一种奇特强子,它是唯一不含有夸克的强子态

寻找胶球:15年时间,都在做什么

25:08 对撞机做的事,是撞出更重更不稳定的粒子,再通过探测衰变产物重建母粒子

26:31 谱仪好比照相机,没有谱仪就无法得知撞了之后发生了什么

29:34 名字中含有丁肇中姓的J/ψ粒子,提供了发现胶球的理想环境

33:33 赝标量胶球质量范围内意外发现的X(2370),开启了接下来15年的工作

(注:36:51处提到的JPC代表三个量子属性,自旋、P宇称、C宇称,赝标量胶球的相应量子数为0 - +)

41:29 为了测量疑似粒子的自旋宇称数,要找到干净的衰变末态

44:23 每种夸克是一种“味道”,胶球必须满足不对任何味道有偏好

47:00 上世纪论文给出一条“捷径”,证据链终于完整了

51:32 证明几个属性,为什么要100亿个J/ψ事例那么多?

54:36 理论物理学家解释世界,实验物理学家负责脚踏实地证明出来

那些看不见的粒子,都靠什么来证明存在

01:01:20 人眼能看到的非常有限,尺寸太小、存在时间太短、不和其他物质相互作用,都是阻碍

01:03:40 探测器可以对探测对象施加作用,让不可见变得可见

01:06:31 电子、质子、重离子、介子都可以拿来对撞

01:09:11 围绕大科学装置的实验,有什么特别?

01:12:25 爱因斯坦不在乎的细节,我们在乎

本期嘉宾:张鹏 石硕

主播:明月

后期:Yann

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ou_HJCz
ou_HJCz
7天前
让我叉会腰,他们讲标准模型,我能听懂!
明月太牛了,敢聊也能聊这个话题
明月odette
:
敢聊主要是因为嘉宾足够了解这个事,我哪里搞错了他们会及时纠正😂
ou_HJCz
ou_HJCz
7天前
这么难聊的一个话题,聊到最后还升华主题了,主编很厉害的!
明月odette
:
老脸一红
COCOSalt
COCOSalt
4天前
高调炫耀收听100h的牌牌~
明月odette
:
谢谢收听!
COCOSalt:哈哈哈哈哈分明是节目做得好
3条回复
好温柔的女声
明月odette
:
☺️
已经预感听不懂了但还是想要听一听,我的好奇心和智商好像成反比哈哈哈哈哈哈哈
明月odette
:
说不定能懂呢~不听咋知道😊
马戏班
马戏班
2天前
09:16 互相扔小球,两艘船会越来越远,就是斥力。
Momoooomo
Momoooomo
5天前
听不懂呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜
你猜我听没听懂?我猜你听没听懂?
MartinT_T
MartinT_T
7天前
前排!
Gregory Bateson 对信息定义可以类比胶球
😇